双火花塞点火新技术解析

1、双火花塞点火新技术解析自 2003 年初,德国宝马公司在新型 r1100s、r1150gs、r1150r、r1150rs 和 r1150rt 等双缸摩托车上都应川了“双火花塞点火”新技术。宝马公司称：这种“双火花塞点火”技 术可以进一步改善尾气排放、增强乍的稳定性，并11在发动机的人范围运转过程中，使燃烧 趋于一致。这次改进是为新的排放标准做准备，包括欧ii、欧iii标准，同时，这一技术还使 提高发动机的效率成为町能，主要表现在燃料消耗量的减少上。一、双火塞点火系统的基本结构如图1所示，双火花塞点火系统是在半球形燃烧室两侧对称布置两个同型号火花塞， 这两个火花塞与燃烧室屮心的距离相等，发动机怠

2、速或低速运行时仍采用单火花塞点火；正 常工作后，两个火花塞同时点火，不仅火焰传播距离缩短了一半，而且两个火花塞同时着火 爆炸燃烧，急速形成较强烈的涡流，人幅度加快了火焰的传播速度。宋马公诃采用这种缩短 燃烧室火焰传播距离的方法进行燃烧，也称为“双火花塞点火急速燃烧法”。现有摩托车发动机90%以上采用半球型燃烧室、平顶活塞，中央单火花塞燃烧系统。 燃烧时，火焰从燃烧室屮央火花塞点火，火核一直向燃烧室边缘传播，火焰传播距离较短, 叮以使缸内迅速燃烧，这种燃烧室面容比最小，缸捲出现淬冷的机会较少，iic排放较低。 这种燃烧室无疑是均匀燃烧概念中最成熟可靠的方案，燃烧室的加工也是容易的。但就是因 为均

3、匀燃烧的局限，在使用同种燃油时无法达到更高的压缩比，混合气的均匀性也大大影响 了燃烧性能，因为事实上，燃烧室是得不到理想的均匀混合气的。这种燃烧系统耍求混合气 空燃比（a/f）在14.8:1左右，瞬问工况还要低得多，燃汕根本无法完全燃烧，热效率较低, 排气污染物也多。因此，这种燃烧系统已无法适应新时代的要求。新型双火花寒点火燃烧系 统抛弃了均匀燃烧概念，而追求速燃和稀燃，使混合气形成得更合理。二、双火花塞点火的突出优点使用双火花塞点火系统示，有以下突岀优点。1. 根据能量转化的原理，混合气在压缩到上止点吋点火，并瞬间燃烧干净，热量利用 率最高。采川双火花塞点火后，两个火花塞同时点火使混合气爆炸

4、燃烧，急速形成较强烈的 涡流，人幅度加快了火焰的传播速度，同时火焰传播距离缩短1/2,燃烧所用的时间也相应 缩短，大幅度提高了热量利用率。2. 山于燃烧时间缩短，最大扭矩的点火提高角可以显苦推迟，因此，点火吋，燃烧室 混合气的温度和压力都较高，有利于着火和速燃。3. 混合气在燃烧室内无论在空间和时间上都是不均匀的，因此存在电火花点火的着火 概率问题，而两个火花塞同时点火，可使着火概率提高一倍。在稀燃发动机中，利用双火花 塞的高能点火也是方利的。4. 可实现稳定燃烧。上述的四个优点带来的结果，会使发动机的汕耗和排放人幅度地降低。三、双火花塞与排气再循环戒烟点火近年来，随着环保法规的ii益加严，以

5、及石汕资源紧缺的日益突出，节约能源、降低 排放已成为全世界关注的焦点。始终领导世界科技新潮流的宝马公司，率先将双火花塞点火 新技术与排气再循环联姻应用到宝马系列摩托乍上。如图2所示是双火花塞与废气再循环联姻点火示意图。当活塞1上升上止点，将新鲜 可燃混合气压缩至终点后，两个火花塞2同时点火，使混合气急速爆炸燃烧，推动活塞1 下行做功，待排气门打开后，一小部分高温高压排放废气从排气管上的开口4高速流入排气 再循环控制阀5,排气再循环控制阀5根据摩托车行驶速度、负荷等不同的工况，控制废气 排放率，即控制废气引入量，然后通过进气管上的开口3进入汽缸，人为地将一小部分排放 废气引入燃烧宗。采用排气再循

6、环装置原本就是当今世界上降低废气排放的有效措施z,特别有利于 大幅度减少很难处理的nox的排放量，而双火花塞点火新技术与排气再循环（egr）联姻后, 不但nox排放虽可大幅度降低（40%-70%）,而更冇利于节油。因为它可以减少节流损 失，可以降低燃烧温度而减少冷却损失，可以使参与燃烧过程的气体数量增加，使工况质量 组成发生变化，改变工况质量的绝热指数，使热效率提高。双火花塞点火，不仅增进排气再 循环的节汕作用，同时，还加快燃烧速度，缩短燃烧时间，提高等容度。因此，使用双火花 塞点火新技术后可使废气再循环率大幅度提高15% 20%,在燃烧稀混合气的情况下，实现 大幅度节油。试验结果表明，把点火

7、时刻调节到最佳扭矩，最小点火提询角，最低no2排放 量时，双火花塞点火与常规发动机比较，比汕耗可人幅度降低10%以上。图3是双火花塞与排气再循环联姻点火系统简图，其初级低压电路由蓄电池、点火开 关和两个点火线圈组成。两个点火线圈的次级高压线分別接分电器的两个输入端。该分电器 与一般分电器不同，具有一个凸轮轴和两套触点。控制电器的作丿ij是当车子挂挡而车速低于 40km/h,进气管真空度达到某规定值时，根据变速器开关和真空开关送来的信号，断开废气 再循环控制阀电源，停止废气再循环，防止低速、低负荷行驶时继续引入排放废气，便燃烧 恶化；与此同时断开排气门-侧火花塞点火线圈的低压电源，使该火花塞停止点火（低速低 负荷运行时，排气再循环系统不工作，浓混合气容易着火燃烧，为防止爆燃和节省电能，必 须关